CN203562843U - 基于电流感应电源的自供电保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于电流感应电源的自供电保护装置，涉及电力系统继电保护及自动化技术领域，能够在外部不加任何辅助工作电源情况下工作。本实用新型提供的装置包括：高压CT输入回路、交流信号处理回路、CPU模块回路、电源调理回路、开关量采集回路、输出控制回路、MMI人机界面组合模块和通讯接口模块，其中，所述高压CT输入回路具有两组输出，其中一路输出为交流采样信号输出，与所述交流信号处理回路相连；另一路输出为取能输出，与所述电源调理回路相连。本实用新型实施例主要用于开关柜、环网柜和柱上开关，无需外部提供辅助电源。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统继电保护及自动化技术领域，特别是指一种基于电流感应电源的自供电保护装置。
背景技术
目前，为了适应智能电网发展的需要，10KV、6KV电压等级的高压开关柜或环网柜均装设有综合保护装置，现有技术提供的各种综合保护装置需要外接提供直流220V或交流220V作为其工作电源，为满足这一需求，要设计安装直流屏或者满足功率需要的不间断电源（Uninterruptible Power Supply，简称UPS），造成资金及占地的浪费。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于电流感应电源（CT取电）的自供电保护装置，利用具有双绕组输出的CT，一组输出提供二次交流采样信号，另一组输出提供电源所需的能量，在外部不加任何辅助工作电源情况下即可工作，同时也区别于现有自供电保护装置需要单独使用取能CT局限。
为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种基于电流感应电源的自供电保护装置，包括：
高压CT输入回路、交流信号处理回路、CPU模块回路、电源调理回路、开关量采集回路、输出控制回路、MMI人机界面组合模块和通讯接口模块，其中，所述高压CT输入回路具有两组输出，其中一路输出为交流采样信号输出，与所述交流信号处理回路相连；另一路输出为取能输出，与所述电源调理回路相连。
所述电源调理回路包括：整流及高压泄放回路、储能控制回路和高频开关电源回路，其中，所述高频开关电源回路有两组输出，一组输出5V，为所述CPU模块回路提供工作电源；另一组输出为24V，为所述开关量采集回路提供电源，所述储能控制回路为所述输出控制回路提供能量。
所述高压CT输入回路具有双绕组输出，输出的交流采样信号与取能输出相互独立，当所述高压CT输入回路中的一次电流达到4A，CT输出提供2W的输出功率。
所述储能控制回路采用超级电容作为储能介质。
所述MMI人机界面组合模块包括：薄膜按键、LCD液晶模块和LED指示灯，其中，薄膜按键耐受IV级的静电干扰，LED指示灯由运行灯、告警灯、异常灯、保护动作指示灯、通讯状态灯组成。
所述通讯接口模块包括CAN-BUS和RS485两种通信模式，实时传输数据。
所述CPU模块回路采用可充电锂电池作为CPU的后备电源。
本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，采用具有两组输出的CT完成自供电保护装置，且只要系统一次侧负荷电流达到4A，即可保证装置正常运行，区别于现有的自供电保护装置，由于常规的CT其二次侧输出为保护及测控装置提供交流采样信号，没有足够的输出功率，现有的自供电保护装置往往采取单独加装取能CT的方式解决供电问题的方式，本方案无需再配置直流屏、UPS等外部工作供电设备，简化了对现场工作电源的要求大大减低的成本投入。
附图说明
图1为本实用新型实施例中基于电流感应电源的自供电保护装置的功能结构示意图；
［主要元件符号说明］
1—高压CT输入回路；
2—交流信号处理回路；
3—CPU模块回路；
4—电源调理回路；
5—开关量采集回路；
6—输出控制回路；
7—MMI人机界面组合模块；
8—通讯接口模块；
41—整流及高压泄放回路；
42—储能控制回路；
43—高频开关电源回路。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型针对现有技术的综合保护装置需要外接提供直流220V或交流220V作为其工作电源，造成资金及占地的浪费的问题，提供一种基于电流感应电源（CT取电）的自供电保护装置。
本实用新型式适用于10KV、6KV、3KV电压等级的配电线路的自供电保护装置，如图1所示，本实用新型实施例的基于电流感应电源（CT取电）的自供电保护装置，包括：高压CT输入回路1、交流信号处理回路2、CPU模块回路3、电源调理回路4、开关量采集回路5、输出控制回路6、MMI人机界面组合模块7和通讯接口模块8，其中，所述高压CT输入回路1是具有两组输出的CT回路，其中一路输出为交流采样信号输出，与所述交流信号处理回路相连；另一路输出为取能输出，与所述电源调理回路4相连。
由于常规的电流感应电源（CT取电）的二次输出主要为保护装置以及测控装置提供交流采样信号，所以目前所有的自供电保护装置，都是专门另加一套取能CT以提供电源所需能量。本实施例提供的基于电流感应电源（CT取电）的自供电保护装置是利用具备双绕组输出的CT来设计的自供电保护装置，其双绕组输出的CT其一组输出提供交流采样信号，另一组输出提供电源所需能量，在外部不加任何辅助工作电源情况下即可工作，同时也区别于现有自供电保护装置需要单独使用取能CT局限。
进一步地，本实用新型装置专门设计有电源调理回路4，该电源调理回路4包括：整流及高压泄放回路41、储能控制回路42和高频开关电源回路43，其中，整流及高压泄放回路41对高压CT输入回路1的取能绕组输出进行整流滤波，输出过高时采取高压泄放和钳位，以保证装置所需要的正常工作电源。所述高频开关电源回路43有两组输出，一组输出直流5V，为所述CPU模块回路3提供工作电源；另一组输出为24V，为所述开关量采集回路5提供电源，所述储能控制回路42为所述输出控制回路6提供能量。在本实施例中，优选地，储能控制回路42采用1500uF/250V的超级电容作为储能介质，只要系统有电且高压回路中的一次电流达到4A，储能控制回路42则会对超级电容快速充电，并保证电容电压达到220V且不超过230V，为断路器跳闸提供能量。
进一步地，本装置的高压CT输入回路1具有双绕组输出一组为交流采样信号，一组输出为取能输出，两组输出相互独立，当所述高压CT输入回路1中的一次电流达到4A，CT输出提供2W的输出功率。区别于现有技术，只要高压CT输入回路1中的一次电流达到4A，CT输出即可提供2W的输出，供自供电保护装置工作。而现有技术提供的自供电保护装置则需要单独的取能CT，且往往跟系统的额定电流有关，比如高压CT输入回路中电流达到额定电流的10%以上，保护装置才能工作。
进一步地，本实施例的自供电保护装置，其MMI人机界面组合模块8包括：薄膜按键、LCD液晶模块和LED指示灯，其中，薄膜按键耐受IV级的静电干扰，LED指示灯由运行灯、告警灯、异常灯、保护动作指示灯、通讯状态灯组成。
MMI人机界面组合模块7中的LCD液晶显示模块为汉字显示，可以查看实时测的电流值，开关量输入的状态，查看故障报告记录；可以设定保护定值，时间定值参数，可以选择设定通讯方式和通讯速率。LED指示灯有运行灯、告警灯、异常灯、保护动作指示灯、通讯状态灯。其中运行灯以500毫秒的频率闪烁，指示CPU为正常的工作状态；告警灯指示类似过负荷告警及非电量输入的告警信息；异常灯当装置自检发现异常时点亮，提示用户装置可能有故障隐患，应及时排查；保护动作指示灯当有保护事件发生时点亮，此时可通过LCD显示查询具体的故障信息。通讯状态灯则当有数据传输时会不停闪烁，没有数据传输时处于熄灭状态。
进一步地，本实用新型装置设计有通讯接口模块7，该通讯接口模块7包括CAN-BUS和RS485两种通信模式，实时传输数据。可与上位机通讯，可上传实时数据，也可接收上位机下发的控制命令实现远方分闸、合闸操作和远方修改保护定值的操作。CAN-BUS采用TI公司的CAN收发器SN65HVD231，该芯片工作电源为3.3V，具有典型的40nA低电流休眠模式，通讯协议方式采用标准的CAN2.0B协议，通讯速率500KBPS。RS485的通讯方式则采用标准的MODBUS通讯协议，通讯速率为9600BPS。
本实用新型装置的CPU模块回路3采用STM32F-103VBT6的低功耗32位微处理器作为核心，用可充电锂电池作为CPU的后备电源，当高压线路停电后，CPU可以充电锂电池为后备电源，转入低功耗状态工作。利用STM32F-103VBT6内部的12为A/D同时对四路电流信号（Ia、Ib、Ic、I0）进行采样，采样中断利用DMA模式，32点采样，采用差分的全波傅氏算法计算采集的电流量以实现过流保护、速断保护、过负荷、过流反时限、零序过流及零序反时限等保护。
具体地，CPU模块回路3与交流信号处理回路2相连，利用CPU内部的12位A/D，采样中断采取DMA方式，采样并处理计算交流信号；CPU模块回路3与开关量采集回路5相连，采集开关量状态；CPU模块回路3与开关量采集回路5相连，采集开关量状态。CPU模块回路3与输出控制回路6相连，CPU发出合闸或者分闸命令给输出控制回路6，使其完成相应的动作。CPU模块回路3与通信接口模块8相连，实时上传数据并接收下发的有关命令以实现对外通讯。CPU模块回路3与MMI人机界面组合模块7相连，可在装置本身显示查看数据，设定有关参数，调阅故障记录。
本实施例提供的基于电流感应电源（CT取电）的自供电保护装置，采用具有两组输出的CT完成自供电保护装置，且只要系统一次侧负荷电流达到4A，即可保证装置正常运行，区别于现有的自供电保护装置，由于常规的CT其二次侧输出为保护及测控装置提供交流采样信号，没有足够的输出功率，现有的自供电保护装置往往采取单独加装取能CT的方式解决供电问题，无需再配置直流屏、UPS等外部工作供电设备，简化了对现场工作电源的要求大大减低的成本投入。
实用新型可广泛应用于开关柜、环网柜，柱上开关，无需外部提供辅助电源。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于电流感应电源的自供电保护装置，其特征在于，包括：
高压CT输入回路、交流信号处理回路、CPU模块回路、电源调理回路、开关量采集回路、输出控制回路、MMI人机界面组合模块和通讯接口模块，其中，所述高压CT输入回路具有两组输出，其中一路输出为交流采样信号输出，与所述交流信号处理回路相连；另一路输出为取能输出，与所述电源调理回路相连。
2.根据权利要求1所述的自供电保护装置，其特征在于，
所述电源调理回路包括：整流及高压泄放回路、储能控制回路和高频开关电源回路，其中，所述高频开关电源回路有两组输出，一组输出5V，为所述CPU模块回路提供工作电源；另一组输出为24V，为所述开关量采集回路提供电源，所述储能控制回路为所述输出控制回路提供能量。
3.根据权利要求1或2所述的自供电保护装置，其特征在于，
所述高压CT输入回路具有双绕组输出，输出的交流采样信号与取能输出相互独立，当所述高压CT输入回路中的一次电流达到4A，CT输出提供2W的输出功率。
4.根据权利要求3所述的自供电保护装置，其特征在于，
所述储能控制回路采用超级电容作为储能介质。
5.根据权利要求1所述的自供电保护装置，其特征在于，
所述MMI人机界面组合模块包括：薄膜按键、LCD液晶模块和LED指示灯，其中，薄膜按键耐受IV级的静电干扰，LED指示灯由运行灯、告警灯、异常灯、保护动作指示灯、通讯状态灯组成。
6.根据权利要求1所述的自供电保护装置，其特征在于，
所述通讯接口模块包括CAN-BUS和RS485两种通信模式，实时传输数据。
7.根据权利要求1所述的自供电保护装置，其特征在于，
所述CPU模块回路采用可充电锂电池作为CPU的后备电源。
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|---|---|---|---|---|
| CN105375435A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-02 | 深圳市中电电力技术股份有限公司 | 基于三相电流感应取电和跳闸的自供电保护装置及系统 |
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2013
- 2013-11-07 CN CN201320699634.1U patent/CN203562843U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN105375435B (zh) * | 2015-11-30 | 2018-06-26 | 深圳市中电电力技术股份有限公司 | 基于三相电流感应取电和跳闸的自供电保护装置及系统 |
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